JP3044927B2 - Drop-type zero gravity test equipment - Google Patents

Drop-type zero gravity test equipment

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JP3044927B2
JP3044927B2 JP4171980A JP17198092A JP3044927B2 JP 3044927 B2 JP3044927 B2 JP 3044927B2 JP 4171980 A JP4171980 A JP 4171980A JP 17198092 A JP17198092 A JP 17198092A JP 3044927 B2 JP3044927 B2 JP 3044927B2
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capsule body
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main
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文彦 川俣
章二 山崎
忍 斉藤
伸二 田内
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石川島播磨重工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、落下型無重力実験装置
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drop-type zero-gravity experiment apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、宇宙環境における無重力状態を地
上で模擬し各種実験を行うために、落下型無重力実験装
置が使用されている。
2. Description of the Related Art In recent years, a drop-type zero-gravity experiment apparatus has been used to simulate a zero-gravity state in a space environment on the ground and perform various experiments.

【0003】この種の落下型無重力実験装置としては、
従来、落下塔内部をその全長に亘って真空に保持した状
態で、内部に実験装置を積み込んだカプセル本体を落下
させることにより、空気抗力等の外力の影響をなくし、
精度の高い無重力状態を得ようとしたものがあった。
[0003] As a fall-type zero-gravity experimental device of this kind,
Conventionally, by keeping the inside of the falling tower in a vacuum over its entire length, by dropping the capsule body loaded with experimental equipment inside, the influence of external forces such as air drag is eliminated,
Some tried to obtain a highly accurate weightless state.

【0004】しかしながら、前述の如く落下塔内部をそ
の全長に亘って真空に保持するのでは、落下距離が長い
場合、設備費並びに維持費が膨大となる一方、地球の自
転の影響によって生ずる、いわゆるコリオリ力により、
落下させたカプセル本体は東側へ寄って行くことが知ら
れており、しかも、カプセル本体は対称形に設計されて
いるものの、実際のカプセル本体には表面の凹凸や重心
のずれがあり、このため、落下距離が長くなればなるほ
ど、カプセル本体の姿勢や進路が安定せず、そのままで
は、カプセル本体内部の実験装置に悪影響を及ぼした
り、最悪の場合、カプセル本体が落下塔の内壁に接触す
る虞れもあった。
However, if the interior of the falling tower is maintained in a vacuum over its entire length as described above, if the falling distance is long, the equipment cost and the maintenance cost are enormous, while the so-called so-called "rotation" caused by the rotation of the earth is required. By Coriolis force,
It is known that the capsule body that has dropped is going to the east side.Although the capsule body is designed symmetrically, the actual capsule body has surface irregularities and a shift in the center of gravity, However, the longer the falling distance, the more unstable the posture and course of the capsule body, which may adversely affect the experimental device inside the capsule body, or in the worst case, the capsule body may come into contact with the inner wall of the falling tower. There was also.

【0005】又、前述の装置の場合、特に減速、停止用
の制動装置等は設けられておらず、落下させたカプセル
本体は、ポリプロピレンビーズ等のクッション材を充填
したタンク内に単に突入させているため、衝撃が非常に
大きくなり、それに耐えるだけの強度をカプセル本体に
もたせ、且つ搭載される機器にも衝撃に強いものを選定
する必要があった。
Further, in the case of the above-mentioned device, no braking device or the like for deceleration and stopping is provided, and the capsule body which has been dropped is simply made to protrude into a tank filled with a cushion material such as polypropylene beads. Therefore, the impact becomes very large, and it is necessary to give the capsule body sufficient strength to withstand the impact, and to select a device to be mounted that is strong against the impact.

【0006】更に、落下後のカプセル本体を回収する際
には、落下塔内部の真空度が低下し略大気圧になってし
まうため、実験の度毎に落下塔内部を真空にしなければ
ならず、手間と時間がかかると共に、費用も嵩むという
欠点があった。
Further, when collecting the capsule body after the fall, the degree of vacuum inside the falling tower is reduced to almost the atmospheric pressure. Therefore, the inside of the falling tower must be evacuated every time the experiment is performed. However, there are drawbacks in that it takes time and effort, and the cost increases.

【0007】こうした欠点を解消するため、炭坑跡の立
坑等を利用し、その中に上下方向に延びるガイドレール
を敷設し、該ガイドレールに係合する車輪やスキッド等
をカプセル本体外部に取り付けると共に、カプセル本体
内部を真空に保持可能とし、且つカプセル本体内部に、
実験装置を搭載した内カプセルを落下可能に配設した落
下型無重力実験装置が考え出された。
In order to solve these disadvantages, a vertical guide rail extending in the vertical direction is laid in a shaft of a coal mine, and wheels and skids engaged with the guide rail are mounted outside the capsule body. , The inside of the capsule body can be held in a vacuum, and inside the capsule body,
A falling-type zero-gravity experiment device in which an inner capsule equipped with an experimental device is disposed so as to be able to fall was devised.

【0008】該落下型無重力実験装置の場合、カプセル
本体内部だけを真空に保持すればよく、しかも、カプセ
ル本体はガイドレールに沿って安定した姿勢で垂直に落
下し、又、落下させたカプセル本体を制動装置によって
減速させ停止させることができ、衝撃を大幅に緩和する
ことができる。
In the case of the drop-type zero-gravity experimental apparatus, only the inside of the capsule body needs to be kept in a vacuum, and the capsule body falls vertically along a guide rail in a stable posture. Can be decelerated and stopped by the braking device, and the impact can be greatly reduced.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
如くガイドレールに係合する車輪やスキッド等をカプセ
ル本体外部に取り付けた落下型無重力実験装置では、カ
プセル本体の落下速度が非常に高速となって、車輪やス
キッド等の落下時並びに制動時における摩耗が激しくな
るため、車輪やスキッド等を頻繁に交換する必要が生
じ、実用化に問題があった。
However, in the drop-type zero-gravity experiment apparatus in which wheels and skids engaged with the guide rails are mounted outside the capsule body as described above, the falling speed of the capsule body is extremely high. In addition, the wear of the wheels and skids and the like during dropping and braking becomes intense, so that it is necessary to frequently replace the wheels and skids and there is a problem in practical use.

【0010】本発明は、斯かる実情に鑑み、車輪やスキ
ッド等を設けることなく、非接触状態を保持しつつ、カ
プセル本体をガイドレールに沿って安定した姿勢で垂直
に落下させ得る落下型無重力実験装置を提供しようとす
るものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a drop-type zero gravity capable of dropping a capsule body vertically along a guide rail while maintaining a non-contact state without providing wheels or skids. It is intended to provide an experimental device.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、上下方向に延
び且つ南北方向に対向するよう配置された常磁性体の二
本のガイドレールと、該ガイドレールに沿って落下する
カプセル本体と、該カプセル本体の南北方向の外側面上
下部に前記ガイドレールの対向面に対峙するよう取り付
けられた上下二組のメイン電磁石と、前記カプセル本体
の南北方向の外側面上下部に前記ガイドレールを東西方
向から挟むよう取り付けられた上二組下二組のサイド電
磁石と、前記各組のメイン電磁石及び各組のサイド電磁
石に電流を供給するためのマグネットドライバと、前記
各メイン電磁石及び各サイド電磁石とガイドレールとの
隙間を検出するギャップセンサと、前記各組のメイン電
磁石及び各組のサイド電磁石毎に各々の対峙方向の加速
度を検出する加速度センサと、前記ギャップセンサ及び
加速度センサからの検出信号に基づき、前記各メイン電
磁石とガイドレールとの隙間を設定値に保持するための
制御電流を演算し対応するマグネットドライバへ制御信
号を出力すると共に、前記各サイド電磁石とガイドレー
ルとの隙間を設定値或いはカプセル本体上下部において
相互干渉が発生することなく且つ接触することのない値
に保持するための制御電流を演算し対応するマグネット
ドライバへ制御信号を出力する制御装置とを備えたこと
を特徴とするものである。
According to the present invention, there are provided two guide rails of a paramagnetic material extending vertically and arranged so as to face each other in the north-south direction, a capsule body falling along the guide rails, Upper and lower two sets of main electromagnets attached to the upper and lower outer surfaces in the north-south direction of the capsule body so as to face the opposing surfaces of the guide rails, and the guide rails on the upper and lower outer surfaces in the north-south direction of the capsule body. Upper two sets and lower two sets of side electromagnets attached to sandwich from the direction, a magnet driver for supplying current to the main electromagnets of each set and the side electromagnets of each set, the main electromagnets and the side electromagnets, A gap sensor for detecting a gap with the guide rail, and an acceleration for detecting an acceleration in a facing direction for each of the main electromagnets and the side electromagnets of each set. A control current for maintaining a gap between each of the main electromagnets and the guide rail at a set value based on detection signals from the sensor and the gap sensor and the acceleration sensor, and outputting a control signal to a corresponding magnet driver; A control current for maintaining a gap between each of the side electromagnets and the guide rail at a set value or a value at which mutual interference does not occur at the upper and lower portions of the capsule body and does not come into contact with each other, and is controlled to a corresponding magnet driver. And a control device for outputting a signal.

【0012】[0012]

【作用】従って、カプセル本体をガイドレールに沿って
落下させると、ギャップセンサによって各メイン電磁石
及び各サイド電磁石とガイドレールとの隙間が検出され
ると共に、加速度センサによって各組のメイン電磁石及
び各組のサイド電磁石毎の各々の対峙方向の加速度が検
出され、各検出信号が制御装置へ入力され、各検出信号
が制御装置へ入力されると、各検出信号に基づき制御装
置において各メイン電磁石とガイドレールとの隙間を設
定値に保持するための制御電流が演算され、対応するマ
グネットドライバへ制御信号が出力され、各マグネット
ドライバから各メイン電磁石へ所望の電流が供給され、
各メイン電磁石の吸引力が調整されて各メイン電磁石と
ガイドレールとの隙間が設定値に保持され、同時に、各
検出信号に基づき制御装置において各サイド電磁石とガ
イドレールとの隙間を設定値に保持するための制御電流
が演算され、対応するマグネットドライバへ制御信号が
出力され、各マグネットドライバから各サイド電磁石へ
所望の電流が供給され、各サイド電磁石の吸引力が調整
されて各サイド電磁石とガイドレールとの隙間が設定値
に保持され、ここで、サイド電磁石は、メイン電磁石と
異なり、上側に二組、下側に二組配置されているため、
上下各組のサイド電磁石を独立的に制御しようとする
と、場合によってはカプセル本体の上下方向に延びる軸
線を中心としてカプセル本体2を上下位置において相反
する方向へねじるような力が生じ、いわゆる相互干渉を
起こすことも考えられるが、このようなときには、制御
装置において各サイド電磁石とガイドレールとの隙間と
各組のサイド電磁石毎の各々の対峙方向の加速度を示す
各検出信号が総合的に評価され、各サイド電磁石とガイ
ドレールとの隙間をカプセル本体上下部において相互干
渉が発生することなく且つ接触しない値に保持するため
の制御電流が演算され、対応するマグネットドライバへ
制御信号が出力され、各マグネットドライバから各サイ
ド電磁石へ所望の電流が供給され、各サイド電磁石の吸
引力が調整されて各サイド電磁石とガイドレールとの隙
間が許容値に保持され、この結果、カプセル本体は、東
西方向の自由度、南北方向の自由度、東西方向に延びる
軸を中心として回転する方向の自由度、南北方向に延び
る軸を中心として回転する方向の自由度、並びに鉛直方
向に延びる軸を中心として回転する方向の自由度という
5自由度を制御された状態でガイドレールに沿い非接触
状態を保持しながら安定した姿勢で垂直に落下してい
く。
Accordingly, when the capsule body is dropped along the guide rail, the gap sensor detects the gap between each main electromagnet and each side electromagnet and the guide rail, and the acceleration sensor detects each set of main electromagnet and each set. The acceleration in the facing direction of each side electromagnet is detected, each detection signal is input to the control device, and when each detection signal is input to the control device, each main electromagnet and the guide are guided by the control device based on each detection signal. A control current for maintaining the gap with the rail at a set value is calculated, a control signal is output to a corresponding magnet driver, a desired current is supplied from each magnet driver to each main electromagnet,
The attraction force of each main electromagnet is adjusted to maintain the gap between each main electromagnet and the guide rail at the set value, and at the same time, the controller keeps the gap between each side electromagnet and the guide rail at the set value based on each detection signal. A control current is calculated, a control signal is output to the corresponding magnet driver, a desired current is supplied from each magnet driver to each side electromagnet, the attraction force of each side electromagnet is adjusted, and each side electromagnet is The gap with the rail is held at the set value, and here, unlike the main electromagnet, the side electromagnets are arranged in two sets on the upper side and two sets on the lower side,
If the upper and lower side electromagnets are to be controlled independently, in some cases, a force is generated that twists the capsule body 2 in opposite directions in the up and down positions about the axis extending in the up and down direction of the capsule body. In such a case, in such a case, the control device comprehensively evaluates each detection signal indicating the gap between each side electromagnet and the guide rail and the acceleration in the facing direction of each set of side electromagnets. A control current for maintaining the gap between each side electromagnet and the guide rail at a value that does not cause mutual interference at the upper and lower portions of the capsule body and does not contact each other is calculated, and a control signal is output to the corresponding magnet driver, A desired current is supplied from the magnet driver to each side electromagnet, and the attractive force of each side electromagnet is adjusted to The gap between the id electromagnet and the guide rail is maintained at an allowable value, and as a result, the capsule body has degrees of freedom in the east-west direction, degrees of freedom in the north-south direction, degrees of freedom in the direction of rotation about an axis extending in the east-west direction, and While maintaining a non-contact state along the guide rail in a controlled state, the degree of freedom in the direction of rotation about the axis extending in the direction and the degree of freedom in the direction of rotation about the axis extending in the vertical direction are controlled. It falls vertically in a stable posture.

【0013】又、コリオリ力が作用する東西方向の自由
度を規制するサイド電磁石をメイン電磁石より多く配置
することにより、東西方向の自由度の規制力は南北方向
の自由度の規制力より大きくなるようにもでき、コリオ
リ力に対するカプセル本体の姿勢維持にも有効に作用す
る。
Further, by arranging more side electromagnets than the main electromagnet for controlling the degree of freedom in the east-west direction in which the Coriolis force acts, the degree of freedom in the east-west direction is greater than the degree of freedom in the north-south direction. And effectively acts to maintain the posture of the capsule body against Coriolis force.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0015】図1〜5は本発明の一実施例であって、1
は上下方向に延び且つ南北方向に対向するよう配置され
た鉄等の常磁性体からなる二本のガイドレール、2はガ
イドレール1に沿って落下するカプセル本体であり、該
カプセル本体2は、内部を真空に保持可能とし、且つカ
プセル本体2内部には、実験装置を搭載した内カプセル
(図示せず)を落下可能に配設してある。
1 to 5 show one embodiment of the present invention.
Are two guide rails made of a paramagnetic material such as iron, which extend in the up-down direction and are arranged to face in the north-south direction, 2 is a capsule body that falls along the guide rail 1, and the capsule body 2 is An inner capsule (not shown) on which an experimental device is mounted is provided so as to be able to hold the inside of the capsule body 2 in a vacuum and fall inside the capsule body 2.

【0016】カプセル本体2の南北方向の外側面上下部
に、メイン電磁石3を前記ガイドレール1の対向面1a
に対峙するよう上下二組合計四個取り付けると共に、前
記カプセル本体2の南北方向の外側面上下部に、サイド
電磁石4を前記ガイドレール1を東西方向から挟むよう
上二組下二組合計八個取り付ける。
A main electromagnet 3 is provided on the upper and lower outer surfaces of the capsule body 2 in the north-south direction, with the opposing surface 1a
A total of eight upper and lower two sets are mounted on the upper and lower outer surfaces in the north-south direction of the capsule body 2 so as to sandwich the guide rail 1 from the east and west directions. Attach.

【0017】前記メイン電磁石3は、上下方向に延びる
断面コの字状の部材からなる鉄心5にコイル6を巻き付
けて形成し、又、前記サイド電磁石4も同様に、上下方
向に延びる断面コの字状の部材からなる鉄心7にコイル
8を巻き付けて形成してある。又、前記メイン電磁石3
及びサイド電磁石4の鉄心5,7を上下方向に延びる断
面コの字状の部材としているのは、磁気ドラグ(磁気抵
抗)を小さくするためである。
The main electromagnet 3 is formed by winding a coil 6 around an iron core 5 formed of a member having a U-shaped cross section extending in the vertical direction. The side electromagnet 4 also has a cross section extending in the vertical direction. A coil 8 is wound around an iron core 7 made of a letter-shaped member. The main electromagnet 3
The reason why the cores 5 and 7 of the side electromagnets 4 are U-shaped members extending in the vertical direction is to reduce magnetic drag (magnetic resistance).

【0018】前記各組のメイン電磁石3及び各組のサイ
ド電磁石4に、電流23,24を供給するためのマグネ
ットドライバ9,10を接続し、前記各メイン電磁石3
及び各サイド電磁石4とガイドレール1との隙間を検出
するギャップセンサ11,12を設け、前記各組のメイ
ン電磁石3及び各組のサイド電磁石4毎に各々の対峙方
向の加速度を検出する加速度センサ13,14を設け
る。
Magnet drivers 9 and 10 for supplying currents 23 and 24 are connected to the main electromagnets 3 and the side electromagnets 4 in each set, and the main electromagnets 3 and 4 are connected to the main electromagnets 3 and 4.
And gap sensors 11 and 12 for detecting a gap between each side electromagnet 4 and the guide rail 1, and an acceleration sensor for detecting an acceleration in a facing direction for each of the main electromagnets 3 and the side electromagnets 4 of each set. 13 and 14 are provided.

【0019】更に、前記ギャップセンサ11及び加速度
センサ13からの検出信号15,16に基づき、前記各
メイン電磁石3とガイドレール1との隙間を設定値に保
持するための制御電流を演算し対応するマグネットドラ
イバ9へ制御信号17を出力する制御装置18を設ける
と共に、前記ギャップセンサ12及び加速度センサ14
からの検出信号19,20に基づき、前記各サイド電磁
石4とガイドレール1との隙間を設定値或いはカプセル
本体2上下部において相互干渉が発生することなく且つ
接触しない値に保持するための制御電流を演算し対応す
るマグネットドライバ10へ制御信号21を出力する制
御装置22を設ける。
Further, based on the detection signals 15 and 16 from the gap sensor 11 and the acceleration sensor 13, a control current for maintaining the gap between each of the main electromagnets 3 and the guide rail 1 at a set value is calculated and correspondingly performed. A control device 18 for outputting a control signal 17 to the magnet driver 9 is provided, and the gap sensor 12 and the acceleration sensor 14 are provided.
Control current for maintaining the gaps between the side electromagnets 4 and the guide rails 1 at a set value or a value at which no mutual interference occurs at the upper and lower portions of the capsule body 2 based on the detection signals 19 and 20 from And outputs a control signal 21 to the corresponding magnet driver 10.

【0020】次に、上記実施例の作動を説明する。Next, the operation of the above embodiment will be described.

【0021】カプセル本体2の内部を真空に保持した状
態で、図示していない内カプセルを落下させると共に、
カプセル本体2をガイドレール1に沿って落下させる
と、ギャップセンサ11,12によって各メイン電磁石
3及び各サイド電磁石4とガイドレール1との隙間が検
出されると共に、加速度センサ13,14によって各組
のメイン電磁石3及び各組のサイド電磁石4毎の各々の
対峙方向の加速度が検出され、各検出信号15,16が
制御装置18へ、各検出信号19,20が制御装置22
へ夫々入力される。
While keeping the inside of the capsule body 2 in a vacuum, the inner capsule (not shown) is dropped and
When the capsule body 2 is dropped along the guide rail 1, gaps between the main electromagnet 3 and the side electromagnets 4 and the guide rail 1 are detected by the gap sensors 11 and 12, and the respective gaps between the guide rails 1 are detected by the acceleration sensors 13 and 14. Of the main electromagnet 3 and each set of side electromagnets 4 in the facing direction are detected, the detection signals 15 and 16 are sent to the control device 18, and the detection signals 19 and 20 are sent to the control device 22.
Are input respectively.

【0022】各検出信号15,16が制御装置18へ入
力されると、各検出信号15,16に基づき制御装置1
8において各メイン電磁石3とガイドレール1との隙間
を設定値に保持するための制御電流が演算され、対応す
るマグネットドライバ9へ制御信号17が出力され、各
マグネットドライバ9から各メイン電磁石3へ所望の電
流23が供給され、各メイン電磁石3の吸引力が調整さ
れて各メイン電磁石3とガイドレール1との隙間が設定
値に保持される。尚、ギャップセンサ11からの検出信
号15だけでなく加速度センサ13からの検出信号16
を利用しているのは、一組のメイン電磁石3のうち一方
のメイン電磁石3とガイドレール1との隙間が狭まる方
向へ移動しつつある場合に、その際の加速度の大きさに
応じて制御電流を増加させる割合を変化させ、より精度
良く各メイン電磁石3とガイドレール1との隙間を設定
値に保持できるようにするためである。
When each of the detection signals 15 and 16 is input to the control device 18, the control device 1
At 8, a control current for maintaining the gap between each main electromagnet 3 and the guide rail 1 at a set value is calculated, a control signal 17 is output to the corresponding magnet driver 9, and each magnet driver 9 sends the control signal 17 to each main electromagnet 3. A desired current 23 is supplied, the attraction force of each main electromagnet 3 is adjusted, and the gap between each main electromagnet 3 and the guide rail 1 is maintained at a set value. Note that not only the detection signal 15 from the gap sensor 11 but also the detection signal 16 from the acceleration sensor 13
Is used when the gap between one of the pair of main electromagnets 3 and the guide rail 1 is moving in a narrowing direction, and the control is performed according to the magnitude of the acceleration at that time. This is because the rate at which the current is increased is changed so that the gap between each main electromagnet 3 and the guide rail 1 can be maintained at a set value with higher accuracy.

【0023】同時に、各検出信号19,20が制御装置
22へ入力されると、各検出信号19,20に基づき制
御装置22において各サイド電磁石4とガイドレール1
との隙間を設定値に保持するための制御電流が演算さ
れ、対応するマグネットドライバ10へ制御信号21が
出力され、各マグネットドライバ10から各サイド電磁
石4へ所望の電流24が供給され、各サイド電磁石4の
吸引力が調整されて各サイド電磁石4とガイドレール1
との隙間が設定値に保持される。ここで、サイド電磁石
4は、メイン電磁石3と異なり、上側に二組、下側に二
組配置されているため、上下各組のサイド電磁石4を独
立的に制御しようとすると、場合によってはカプセル本
体2の上下方向に延びる軸線を中心としてカプセル本体
2を上下位置において相反する方向へねじるような力が
生じ、いわゆる相互干渉を起こすことも考えられるが、
本実施例の場合、このようなときには、制御装置22に
おいて各検出信号19,20が総合的に評価され、各サ
イド電磁石4とガイドレール1との隙間をカプセル本体
2上下部において相互干渉が発生することなく且つ接触
しない値に保持するための制御電流が演算され、対応す
るマグネットドライバ10へ制御信号21が出力され、
各マグネットドライバ10から各サイド電磁石4へ所望
の電流24が供給され、各サイド電磁石4の吸引力が調
整されて各サイド電磁石4とガイドレール1との隙間が
許容値に保持される。尚、ギャップセンサ12からの検
出信号19だけでなく加速度センサ14からの検出信号
20を利用しているのは、一組のサイド電磁石4のうち
一方のサイド電磁石4とガイドレール1との隙間が狭ま
る方向へ移動しつつある場合に、その際の加速度の大き
さに応じて制御電流を増加させる割合を変化させ、より
精度良く各サイド電磁石4とガイドレール1との隙間を
設定値或いはカプセル本体2上下部において相互干渉が
発生することなく且つ接触しない値に保持できるように
するためである。
At the same time, when each of the detection signals 19 and 20 is input to the control device 22, each of the side electromagnets 4 and the guide rail 1 in the control device 22 based on the detection signals 19 and 20.
A control current for maintaining the gap between the magnet driver 10 and the set value is calculated, a control signal 21 is output to the corresponding magnet driver 10, a desired current 24 is supplied from each magnet driver 10 to each side electromagnet 4, The attraction force of the electromagnet 4 is adjusted so that each side electromagnet 4 and the guide rail 1 are adjusted.
Is kept at the set value. Here, unlike the main electromagnet 3, the side electromagnets 4 are arranged in two sets on the upper side and two sets on the lower side. Therefore, if the side electromagnets 4 in the upper and lower sets are to be controlled independently, in some cases, the capsules may be capsuled. Although a force that twists the capsule body 2 in opposite directions at the up and down positions about the axis extending in the up and down direction of the body 2 is generated, so-called mutual interference may occur.
In the case of this embodiment, in such a case, the detection signals 19 and 20 are comprehensively evaluated by the control device 22, and the interference between the side electromagnets 4 and the guide rails 1 occurs in the upper and lower portions of the capsule body 2. The control current for keeping the value without touching and not touching is calculated, and the control signal 21 is output to the corresponding magnet driver 10,
A desired current 24 is supplied from each magnet driver 10 to each side electromagnet 4, the attraction force of each side electromagnet 4 is adjusted, and the gap between each side electromagnet 4 and the guide rail 1 is maintained at an allowable value. The reason that the detection signal 20 from the acceleration sensor 14 as well as the detection signal 19 from the gap sensor 12 is used is that the gap between one of the pair of side electromagnets 4 and the guide rail 1 is different. When moving in the narrowing direction, the rate of increase of the control current is changed in accordance with the magnitude of the acceleration at that time, and the gap between each side electromagnet 4 and the guide rail 1 is set more precisely or the capsule body. This is because the upper and lower parts can be maintained at a value that does not cause mutual interference and does not touch.

【0024】この結果、カプセル本体2は、東西方向の
自由度、南北方向の自由度、東西方向に延びる軸を中心
として回転する方向の自由度、南北方向に延びる軸を中
心として回転する方向の自由度、並びに鉛直方向に延び
る軸を中心として回転する方向の自由度という5自由度
を制御された状態でガイドレール1に沿い非接触状態を
保持しながら安定した姿勢で垂直に落下していく。
As a result, the capsule body 2 has a degree of freedom in the east-west direction, a degree in the north-south direction, a degree of freedom in the direction of rotation about an axis extending in the east-west direction, and a degree of freedom in the direction of rotation about the axis extending in the north-south direction. The robot falls vertically in a stable posture along the guide rail 1 while controlling five degrees of freedom, that is, the degree of freedom and the degree of freedom in the direction of rotation about an axis extending in the vertical direction. .

【0025】又、コリオリ力が作用する東西方向の自由
度を規制するサイド電磁石4をメイン電磁石3より多く
配置することにより、東西方向の自由度の規制力は南北
方向の自由度の規制力より大きくなるようにもでき、コ
リオリ力に対するカプセル本体2の姿勢維持にも有効に
作用する。
Further, by providing more side electromagnets 4 than the main electromagnet 3 for restricting the degree of freedom in the east-west direction in which the Coriolis force acts, the degree of freedom in the east-west direction is smaller than that in the north-south direction. It can also be made large, and effectively acts to maintain the posture of the capsule body 2 against Coriolis force.

【0026】垂直に落下したカプセル本体2は、図示し
ていない制動槽に到達すると、シリンダにピストンを押
し込んだ場合と同じ原理を利用したエアダンパによって
減速された後、メカニカルブレーキによってとらえられ
停止する。
When the capsule body 2 that has fallen vertically reaches a braking tank (not shown), the capsule body 2 is decelerated by an air damper using the same principle as when a piston is pushed into a cylinder, and then stopped by a mechanical brake.

【0027】こうして、車輪やスキッド等を設けること
なく、非接触状態を保持しつつ、カプセル本体2をガイ
ドレール1に沿って安定した姿勢で垂直に落下させるこ
とが可能となる。
Thus, it is possible to drop the capsule body 2 vertically along the guide rail 1 in a stable posture while maintaining the non-contact state without providing wheels, skids, and the like.

【0028】尚、本発明の落下型無重力実験装置は、上
述の実施例にのみ限定されるものではなく、メイン電磁
石とサイド電磁石の制御装置を別々に設けずに一つにま
とめるようにすることも可能であること、又、二本のガ
イドレールの各断面形状、或いは間隔について、製作誤
差および据付誤差に基づく多少の誤差がある場合には、
各メイン電磁石および各サイド電磁石とガイドレールと
の隙間を決められた設定値に保持することができないた
め、このような場合には各ギャップセンサからの検出信
号に基づき制御装置において相対峙する方向の二つのギ
ャップ値の和を演算すると共にその和を半分にした値を
設定値として用いるようにしてもよいこと等、その他、
本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加
え得ることは勿論である。
It should be noted that the falling-type zero-gravity experiment apparatus of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the main electromagnet and the side electromagnet are not separately provided but are integrated. It is also possible, and if there is a slight error based on the manufacturing error and installation error for each cross-sectional shape or interval of the two guide rails,
Since the gap between each main electromagnet and each side electromagnet and the guide rail cannot be maintained at a predetermined set value, in such a case, the direction of the facing direction in the control device based on the detection signal from each gap sensor is determined. Other than calculating the sum of the two gap values and halving the sum may be used as the set value, etc.
It goes without saying that various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上、説明したように本発明の落下型無
重力実験装置によれば、車輪やスキッド等を設けること
なく、非接触状態を保持しつつ、カプセル本体をガイド
レールに沿って安定した姿勢で垂直に落下させ得るとい
う優れた効果を奏し得る。
As described above, according to the drop-type zero-gravity test apparatus of the present invention, the capsule body can be stably moved along the guide rail without providing a wheel, skid, or the like while maintaining a non-contact state. An excellent effect of being able to drop vertically in a posture can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の側面図である。FIG. 1 is a side view of one embodiment of the present invention.

【図2】図1のII−II矢視図である。FIG. 2 is a view taken in the direction of arrows II-II in FIG.

【図3】図1のIII部拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a part III in FIG. 1;

【図4】図3のIV−IV断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG. 3;

【図5】本発明の一実施例の制御系を表わすブロック図
である。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a control system according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガイドレール 1a 対向面 2 カプセル本体 3 メイン電磁石 4 サイド電磁石 9 マグネットドライバ 10 マグネットドライバ 11 ギャップセンサ 12 ギャップセンサ 13 加速度センサ 14 加速度センサ 15 検出信号 16 検出信号 17 制御信号 18 制御装置 19 検出信号 20 検出信号 21 制御信号 22 制御装置 23 電流 24 電流 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Guide rail 1a Opposing surface 2 Capsule main body 3 Main electromagnet 4 Side electromagnet 9 Magnet driver 10 Magnet driver 11 Gap sensor 12 Gap sensor 13 Acceleration sensor 14 Acceleration sensor 15 Detection signal 16 Detection signal 17 Control signal 18 Control device 19 Detection signal 20 Detection Signal 21 Control signal 22 Controller 23 Current 24 Current

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 忍 東京都江東区豊洲三丁目1番15号 石川 島播磨重工業株式会社 東二テクニカル センター内 (72)発明者 田内 伸二 東京都西多摩郡瑞穂町殿ヶ谷229番地 石川島播磨重工業株式会社 瑞穂工場内 (56)参考文献 特開 平4−345600(JP,A) 特開 平4−238800(JP,A) 特開 平4−91000(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B64G 7/00 G01M 19/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shinobu Saito 3-1-1-15 Toyosu, Koto-ku, Tokyo Ishikawa-jima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. Tojin Technical Center (72) Inventor Shinji Tauchi Mizuho-cho, Nishitama-gun, Tokyo 229, Kagaya, Mizuho Plant, Ishikawajima-Harima Heavy Industries, Ltd. (56) References JP-A-4-345600 (JP, A) JP-A-4-238800 (JP, A) JP-A-4-91000 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B64G 7/00 G01M 19/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 上下方向に延び且つ南北方向に対向する
よう配置された常磁性体の二本のガイドレールと、該ガ
イドレールに沿って落下するカプセル本体と、該カプセ
ル本体の南北方向の外側面上下部に前記ガイドレールの
対向面に対峙するよう取り付けられた上下二組のメイン
電磁石と、前記カプセル本体の南北方向の外側面上下部
に前記ガイドレールを東西方向から挟むよう取り付けら
れた上二組下二組のサイド電磁石と、前記各組のメイン
電磁石及び各組のサイド電磁石に電流を供給するための
マグネットドライバと、前記各メイン電磁石及び各サイ
ド電磁石とガイドレールとの隙間を検出するギャップセ
ンサと、前記各組のメイン電磁石及び各組のサイド電磁
石毎に各々の対峙方向の加速度を検出する加速度センサ
と、前記ギャップセンサ及び加速度センサからの検出信
号に基づき、前記各メイン電磁石とガイドレールとの隙
間を設定値に保持するための制御電流を演算し対応する
マグネットドライバへ制御信号を出力すると共に、前記
各サイド電磁石とガイドレールとの隙間を設定値或いは
カプセル本体上下部において相互干渉が発生することな
く且つ接触することのない値に保持するための制御電流
を演算し対応するマグネットドライバへ制御信号を出力
する制御装置とを備えたことを特徴とする落下型無重力
実験装置。
1. Two guide rails of a paramagnetic material extending vertically and opposed to each other in a north-south direction, a capsule body falling along the guide rails, and an outer part in a north-south direction of the capsule body. Upper and lower two sets of main electromagnets attached to the upper and lower side surfaces so as to face the opposing surfaces of the guide rails, and the upper and lower outer side surfaces of the capsule body in the north-south direction which are mounted so as to sandwich the guide rails from east and west. Two lower electromagnets, two main electromagnets and a magnet driver for supplying current to the respective side electromagnets, and a gap between the main electromagnets and the respective side electromagnets and the guide rail are detected. A gap sensor, an acceleration sensor for detecting an acceleration in a facing direction for each set of the main electromagnet and each set of side electromagnets, and the gap sensor. A control current for maintaining a gap between each of the main electromagnets and the guide rail at a set value based on detection signals from the sensor and the acceleration sensor, and outputting a control signal to a corresponding magnet driver; Control to calculate the control current for maintaining the gap between the guide rail and the set value or a value that does not cause mutual interference in the upper and lower portions of the capsule body and that does not make contact, and outputs a control signal to the corresponding magnet driver A drop-type zero-gravity experiment device comprising:
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